頸椎Modic改變的研究進(jìn)展

李崟坤，謝鑫薈，2，戚天旭，吳小濤，2

(1.東南大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京 210009； 2.東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院 脊柱外科，江蘇 南京 210009)

椎體軟骨終板分為骨性終板和軟骨終板，其對(duì)維持脊柱整體及椎間盤的功能有非常重要的意義。有研究[1- 3]表明，終板的生物力學(xué)和生物化學(xué)特性發(fā)生改變易引起椎間盤退變等疾病。Modic改變是指椎體終板及終板下骨質(zhì)在影像學(xué)上的信號(hào)異常改變。1987年De Roos等[4]對(duì)41名患者203個(gè)腰椎椎體進(jìn)行觀察后首次發(fā)現(xiàn)，在MRI上退變節(jié)段腰椎終板附近存在信號(hào)改變。而后1988年，Modic等[5- 6]對(duì)這種改變的分型及組織學(xué)變化進(jìn)行了系統(tǒng)描述。這種異常信號(hào)改變因此被稱為Modic改變。這之后關(guān)于腰椎Modic改變的研究廣泛展開，但對(duì)于頸椎Modic改變的研究開展得較晚。2007年，Peterson等[7]觀察了133例頸椎Modic改變并報(bào)道了其流行病學(xué)特征。此后，關(guān)于頸椎Modic改變的研究也如火如荼展開?，F(xiàn)就頸椎Modic改變的研究進(jìn)展作一綜述。

1 Modic改變分型

Modic等[5]根據(jù)在影像學(xué)上這種改變的不同特征將其分為3型：Ⅰ型，T1加權(quán)像上低信號(hào)，T2加權(quán)像上高信號(hào)，反映骨性水腫及炎癥；Ⅱ型，T1加權(quán)像上高信號(hào)，T2加權(quán)像上高或等信號(hào)，反映骨及骨髓的脂肪替代；Ⅲ型，T1及T2加權(quán)像上均為低信號(hào)，反映骨性硬化。Fayad等[8]在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充了2種混合型，即Modic Ⅰ- Ⅱ型(兼有水腫及脂肪變性，以水腫為主)和Modic Ⅱ- Ⅰ型(兼有水腫及脂肪變性，以脂肪變性為主)。Weishaupt等[9]則根據(jù)在MRI上Modic改變的嚴(yán)重程度分了4類：正常，T1和T2加權(quán)像上無異常；輕度，信號(hào)改變不超過椎體高度的25%；中度，信號(hào)改變?cè)谧刁w高度的25%～50%；重度，信號(hào)改變等于或大于椎體高度的50%。這些分型方式在頸椎及腰椎Modic改變中均適用。

2 頸椎Modic改變流行病學(xué)特征

2.1 頸椎Modic改變的發(fā)病率

納入人群、年齡等因素的不同，導(dǎo)致頸椎Modic改變的發(fā)病率在不同研究中跨度較大，為3%～40.4%。3%的發(fā)病率(4/133)由Matsumoto等[10]報(bào)道，可能因?yàn)檠芯考{入的是揮鞭傷患者，而非大多數(shù)研究的無癥狀或頸痛患者。40.4%的發(fā)病率由Mann等[11]報(bào)道，共納入426例患者，其發(fā)病率較高可能與納入對(duì)象年齡在50歲以上有關(guān)。其他研究報(bào)道頸椎Modic改變發(fā)病率多在此范圍內(nèi)。Tsuji等[12]前瞻性對(duì)193名無癥狀志愿者隨訪20年后，于近期報(bào)道頸椎Modic改變的發(fā)病率為16.1%(31/193)。

2.2 頸椎Modic改變的類型和節(jié)段

2007年P(guān)eterson等[7]報(bào)道頸椎Modic改變類型以Ⅰ型最多，Ⅲ型其次，Ⅱ型最少(只有3例)。但之后的絕大多數(shù)研究則觀察到頸椎Modic改變以Ⅱ型為主，Ⅰ型其次，Ⅲ型最少。一項(xiàng)隨訪20年的前瞻性研究[12]納入了193名患者共1 158節(jié)段，47個(gè)節(jié)段出現(xiàn)Modic改變，其中30個(gè)節(jié)段為Ⅱ型(63.8%)，15個(gè)節(jié)段為Ⅰ型(31.9%)，2個(gè)節(jié)段為Ⅲ型(4.3%)。這與文獻(xiàn)[13]的研究結(jié)果一致[1 023例存在頸部不適或癥狀的患者共6 138個(gè)節(jié)段中頸椎Modic改變以Ⅱ型為主(1.14%)，Ⅰ型其次(0.57%)，Ⅲ型最少(0.05%)]。

頸椎Modic改變最常發(fā)生的節(jié)段是C5/6，其上下相鄰節(jié)段的發(fā)病率也較其他節(jié)段高。Tsuji等[12]對(duì)193名無癥狀志愿者隨訪20年后發(fā)現(xiàn)，共47個(gè)節(jié)段出現(xiàn)頸椎Modic改變，其中C5/6有19例(40.4%)，其次是C6/7及C4/5[分別為13例(27.7%)和9例(19.1%)]，C2/3、C3/4和C7/T1例數(shù)均較少。這與文獻(xiàn)[13]的研究結(jié)果基本一致。頸椎，尤其是C5/6節(jié)段，活動(dòng)性最大，并且是頸椎承重節(jié)段，力傳導(dǎo)于C5/6，使得此節(jié)段機(jī)械應(yīng)力及不穩(wěn)定性更高，因此C5/6節(jié)段更易發(fā)生退變，這可能是C5/6節(jié)段更易發(fā)生Modic改變的原因。

值得一提的是，MRI成像磁場強(qiáng)度對(duì)Modic改變的診斷和分類存在影響。Bendix等[14]比較了1.5T和0.3T的MRI對(duì)Modic改變的診斷和分類，發(fā)現(xiàn)1.5T較0.3T的Modic改變檢出數(shù)更多，且1.5T比0.3T對(duì)Modic Ⅱ型檢出率高，而0.3T比1.5T對(duì)Modic Ⅰ型檢出率高。由此可見，不同MRI設(shè)備及磁場強(qiáng)度可能造成不同研究中Modic改變發(fā)病率和類型診斷的偏倚，在對(duì)頸椎Modic改變的研究中應(yīng)予以注意。

2.3 頸椎Modic改變類型的相互轉(zhuǎn)化

有一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)，頸椎Modic改變類型之間可以發(fā)生轉(zhuǎn)化。Mann等[15]對(duì)426名頸痛患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，63%由Modic Ⅰ型向Ⅱ型轉(zhuǎn)化，Ⅱ型向Ⅲ型轉(zhuǎn)化較Ⅰ型向Ⅱ型轉(zhuǎn)化則明顯少見，這可能是頸椎Modic Ⅲ型罕見的原因之一。但是，并沒有發(fā)現(xiàn)Ⅱ型向Ⅰ型轉(zhuǎn)化的病例，Matsumoto[16]等認(rèn)為,Modic Ⅰ型向Ⅱ型轉(zhuǎn)化更常見是因?yàn)棰裥椭饕卣魇亲刁w終板的炎癥，Ⅱ型則主要為終板中的脂肪替代，Ⅱ型Modic改變生物力學(xué)更加穩(wěn)定。而后Matsumoto等[10]則在研究中發(fā)現(xiàn)，有2個(gè)節(jié)段的I型Modic改變和5個(gè)節(jié)段的Ⅱ型Modic改變?cè)陔S訪11年后消失。然而，現(xiàn)階段關(guān)于頸椎Modic改變類型轉(zhuǎn)化的研究仍較少，需要更多的研究進(jìn)一步探討是否還存在其他轉(zhuǎn)化方式及其相關(guān)因素。

3 頸椎Modic改變發(fā)生機(jī)制

3.1 低毒細(xì)菌感染

雖然此前對(duì)于該機(jī)制存在爭議，但目前更多證據(jù)指向Modic改變與低毒細(xì)菌感染有關(guān)。Albert等[17]認(rèn)為,無芽孢厭氧菌感染的椎間盤較未感染者其臨近椎體更易發(fā)生Modic改變。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低毒性厭氧菌可在椎間盤中生存并引起炎癥，也進(jìn)一步佐證了該機(jī)制。Li等[18]將兔椎間盤切開從而誘導(dǎo)椎間盤退變，并在術(shù)中將痤瘡丙酸桿菌接種到兔的椎間盤內(nèi)，6周后18個(gè)椎間盤中有11個(gè)培養(yǎng)到痤瘡丙酸桿菌。Shan等[19]直接將痤瘡丙酸桿菌注射到兔的椎體軟骨下骨中，6月后兔的椎體在MRI成像上發(fā)生信號(hào)改變，而無細(xì)菌注射的對(duì)照組則沒有信號(hào)改變。為了進(jìn)一步研究頸椎Modic改變與低毒細(xì)菌感染的關(guān)系，一項(xiàng)前瞻性研究[20]顯示，頸椎椎間盤中的低毒性細(xì)菌感染率為13.6%(9/66)，且凝固酶陰性葡萄球菌較痤瘡丙酸桿菌更常見。該研究頸椎低毒性細(xì)菌感染在年輕患者中更加常見，除此之外頸椎低毒細(xì)菌感染率與頸椎椎間盤的突出種類有關(guān)，椎間盤脫出和游離者其低毒細(xì)菌感染率較椎間盤膨出及突出者明顯更高，考慮少量的低毒細(xì)菌可能是通過血液并經(jīng)由破裂的纖維環(huán)進(jìn)入椎間盤從而引起感染。但此前也有研究[21- 22]報(bào)道，頸椎低毒細(xì)菌感染以痤瘡丙酸桿菌為主。由此可見，關(guān)于低毒性細(xì)菌感染仍需更多大樣本臨床研究以期進(jìn)一步明確其菌種及機(jī)制。

3.2 生物力學(xué)改變

椎間盤退變后，終板剪切力增加，使得終板骨小梁發(fā)生微骨折和塌陷，引起椎體終板不可逆形變。另外，若終板承受壓力過大超過其最大負(fù)荷時(shí)，也會(huì)引起終板骨小梁微骨折，最終導(dǎo)致Modic改變[23- 24]。

3.3 生物化學(xué)改變

有研究[25- 27]表明，一些炎癥介質(zhì)與頸椎Modic改變的發(fā)生有關(guān)，如白介素(IL)、前列腺素E2、腫瘤壞死因子(TNF)等。Burke等[26]報(bào)道，Modic Ⅰ型IL- 6、IL- 8和前列腺素E2的水平明顯高于Ⅱ型改變。Karppinen等[28]也發(fā)現(xiàn)，IL- 1與Ⅰ型Modic改變高度相關(guān)?？紤]Modic Ⅰ型改變是炎性發(fā)展的急性活動(dòng)過程，而Ⅱ型及Ⅲ型則較趨于穩(wěn)定狀態(tài)。然而，關(guān)于Modic改變的生物力學(xué)和生物化學(xué)機(jī)制，多數(shù)研究仍以腰椎為主，需要更多有關(guān)頸椎的該方面研究，進(jìn)而佐證該機(jī)制。

4 頸椎Modic改變的相關(guān)因素

4.1 頸椎Modic改變與頸椎矢狀位平衡的關(guān)系

頸椎Modic改變與頸椎矢狀位平衡間存在聯(lián)系。An等[29]觀察了286名頸椎后凸畸形患者，其中102名患者存在頸椎Modic改變，結(jié)果顯示頸椎后凸畸形且合并頸椎Modic改變的患者相較頸椎后凸畸形而無Modic改變患者其頸椎角運(yùn)動(dòng)更小，脊髓壓迫及椎間盤變性更嚴(yán)重，提示頸椎Modic改變與頸椎平衡之間有一定聯(lián)系。一項(xiàng)回顧性研究[30]顯示，496名存在頸痛或神經(jīng)癥狀的患者中頸椎Modic改變94例，頸椎Modic改變組與對(duì)照組相比，C3- 7節(jié)段更加不穩(wěn)定，且頸椎曲度和節(jié)段活動(dòng)度也明顯小，提示頸椎不穩(wěn)定、頸椎曲度和節(jié)段活動(dòng)度小是頸椎Modic改變的危險(xiǎn)因素。不少研究[31- 33]指出，頸椎Modic改變與頸椎T1傾斜角(T1S)、C7傾斜角(C7S)、Cobb角有關(guān)。Li等[34]報(bào)道，Modic改變組T1S明顯高于對(duì)照照(25.8°±6.3°vs22.5°±6.8°，P<0.001)。這與Ma等[35]的研究結(jié)果一致。T1S作為頸椎矢狀位平衡參數(shù)之一，反映了頸椎的平衡狀況。另一方面，Ma等[35]發(fā)現(xiàn)，T1S>25°的頸椎Modic改變發(fā)生率明顯高于T1S≤25°組，這說明T1S>25°是頸椎Modic改變的危險(xiǎn)因素之一。大多學(xué)者[31- 32,35]認(rèn)為，當(dāng)T1S超過25°時(shí)，頸椎平衡即受到影響，頸椎的失衡使得頸椎椎體活動(dòng)度擴(kuò)大，力學(xué)負(fù)重造成椎間盤和終板的退變，并最終導(dǎo)致頸椎Modic改變的形成。

4.2 Modic改變與糖尿病的關(guān)系

糖尿病與Modic改變之間存在關(guān)聯(lián)性。Eksi等[36]研究了48名患有糖尿病且行MRI成像的患者，并與對(duì)照組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)Modic改變組患者血清糖化血紅蛋白(HbA1c)和糖尿病病程明顯高于無Modic改變組，此外，糖尿病組須接受胰島素或口服藥物治療患者的Modic改變發(fā)病率明顯高于無需藥物治療的糖尿病患者。糖尿病可使核因子- κB(NF- κB)、誘導(dǎo)性一氧化氮合酶(iNOS)、環(huán)氧合酶- 2(COX- 2)增加，并改變microRNAs的環(huán)境，造成蛋白質(zhì)不可逆的糖基化、氧化應(yīng)激增加和炎癥反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致微血管和大血管病變，最終導(dǎo)致Modic改變的發(fā)生。雖然該研究仍未能明確糖尿病與頸椎Modic改變之間的效應(yīng)關(guān)系，但基于糖尿病引起的生物化學(xué)改變理論，日后可行進(jìn)一步研究以期論證糖尿病與頸椎Modic改變之間的關(guān)系。

4.3 頸椎Modic改變與年齡、性別的關(guān)系

高齡是頸椎Modic改變多發(fā)的因素之一。一項(xiàng)前瞻性研究[16]納入無癥狀志愿者，發(fā)現(xiàn)年齡超過40歲是新發(fā)頸椎Modic改變的因素之一。Bai等[37]發(fā)現(xiàn)，年齡≥55歲(OR=1.91)是頸椎Modic改變有關(guān)的獨(dú)立因素之一。Baker等[38]也發(fā)現(xiàn)，頸椎Modic改變與高齡有關(guān)(P<0.001)。然而，近期也有一項(xiàng)隨訪20年的前瞻性研究[12]顯示，頸椎Modic改變與年齡無明顯相關(guān)性，其具體機(jī)制不詳。

關(guān)于頸椎Modic改變與性別的關(guān)系，研究結(jié)果不一。Matsumoto等[16]認(rèn)為，與腰椎一樣，頸椎Modic改變男性較女性更常見。然而，也有學(xué)者[32,39]認(rèn)為,頸椎Modic改變與性別無明顯關(guān)系。這可能是由于頸椎主要承受頭部及頸椎運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)荷，相較腰椎的承重負(fù)荷更小，因此不同性別頸椎Modic改變沒有表現(xiàn)出明顯差異。

4.4 頸椎Modic改變與椎間盤退變的關(guān)系

頸椎Modic改變更多地出現(xiàn)在椎間盤退變的節(jié)段，且與椎間盤退變有一定相關(guān)性。Park等[40]和Yang等[41]一致認(rèn)為，椎間盤退變對(duì)頸椎Modic改變的發(fā)生有很大影響。一項(xiàng)前瞻性研究[16]顯示，已經(jīng)存在的椎間盤退變與新發(fā)頸椎Modic改變高度相關(guān)。Qiao等[42]通過研究頸椎病患者頸椎Modic改變的因素進(jìn)一步列出回歸方程，得出椎間盤退變的EXP=23.038，說明椎間盤退變與頸椎Modic改變具有明顯相關(guān)性。另一方面，也有部分頸椎Modic改變發(fā)生在椎間盤退變的相鄰節(jié)段[43]或者未發(fā)生退變的節(jié)段。

4.5 頸椎Modic改變的其他因素

頸椎Modic改變的發(fā)生可能與體質(zhì)量指數(shù)(BMI)和甘油三酯(TG)水平有關(guān)。一項(xiàng)研究[32]顯示，頸椎Modic改變的發(fā)生與血清TG水平高度相關(guān)，血清TG水平對(duì)評(píng)估頸椎矢狀位平衡方面有一定價(jià)值。Bai等[37]報(bào)道，BMI≥25 kg·m-2(OR=2.41)是頸椎病患者頸椎Modic改變的重要獨(dú)立因素之一，脂肪代謝和骨髓組成可能在頸椎Modic改變與BMI之間的關(guān)系中起到了一定作用。頸椎Modic改變與血清TG水平及BMI有關(guān)，可能因?yàn)楦哐皆斐裳懿∽兗把鳒p少，最終導(dǎo)致退變及Modic改變的發(fā)生，但其具體機(jī)制不詳。

綜上，現(xiàn)階段還需更多前瞻性大樣本研究以進(jìn)一步論證頸椎Modic改變的相關(guān)危險(xiǎn)因素，為臨床分析患者發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)及指導(dǎo)預(yù)防提供重要依據(jù)。

5 頸椎Modic改變的臨床及治療

5.1 頸椎Modic改變與軸性癥狀關(guān)系

腰椎Modic改變與下腰痛之間的聯(lián)系已被大多學(xué)者所接受，但頸椎Modic改變與頸肩痛等軸性癥狀的關(guān)系仍未得到證實(shí)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為頸椎Modic改變與頸痛等軸性癥狀有關(guān)。An等[29]發(fā)現(xiàn)，頸椎后凸畸形患者中頸椎Modic改變與軸性頸痛高度相關(guān)。Li等[43]回顧性研究了248名行單節(jié)段頸前路椎間盤切除融合術(shù)患者，其中35名患者存在Modic Ⅱ型改變，Modic Ⅱ型改變會(huì)引起軸性癥狀。隨后另一項(xiàng)研究[34]顯示，存在頸椎Modic改變的患者更易發(fā)生軸性頸痛(P<0.001)。Zhou等[44]認(rèn)為，行頸前路椎間盤切除融合術(shù)的患者其融合節(jié)段存在Modic改變與術(shù)后軸性癥狀的發(fā)生有關(guān)。Bai等[37]也認(rèn)為，頸痛患者頸椎Modic Ⅰ型改變的發(fā)病率較無頸痛患者高(P=0.027)。但是，也有一些學(xué)者[41]認(rèn)為，頸椎Modic改變與頸痛沒有明顯關(guān)系。頸椎Modic改變是否與頸痛等軸性癥狀有關(guān)還需大樣本量臨床研究進(jìn)一步明確。

5.2 頸椎Modic改變的治療

有研究[45]指出，一些非手術(shù)治療方法如椎間盤內(nèi)類固醇注射、抗TNF- α抗體、抗生素和雙磷酸鹽類藥物可在短期內(nèi)減少M(fèi)odic改變，但其長期效益未知。脊柱推拿療法對(duì)頸椎Modic改變的患者有一定療效。Kressig等[46]行前瞻性研究得出，對(duì)于頸椎Modic患者行脊柱推拿療法術(shù)后2周，50%的頸椎Modic Ⅰ型和83.3%的頸椎Modic Ⅱ型患者臨床癥狀即得到改善(P=0.07)。

頸椎Modic改變的頸椎融合術(shù)的療效取得了多數(shù)學(xué)者的認(rèn)可，尤其對(duì)于頸椎Modic Ⅰ型改變，可能與頸椎融合術(shù)去除了存在炎癥反應(yīng)的終板，減少炎癥因子的釋放，阻斷了對(duì)終板的進(jìn)一步損傷有關(guān)。在此術(shù)式的基礎(chǔ)上，一些學(xué)者也提出了一些改進(jìn)。Li等[47]比較了頸前路椎間盤切除融合術(shù)和椎間盤置換術(shù)對(duì)頸椎Modic Ⅱ型改變患者的治療效果，兩者均取得了良好的療效，但椎間盤置換術(shù)可保留更多的頸椎節(jié)段活動(dòng)度。在經(jīng)典對(duì)側(cè)入路術(shù)式的基礎(chǔ)上，Nakamura等[48]提出了由同側(cè)入路行經(jīng)皮內(nèi)鏡下頸椎間盤切除術(shù)的改良術(shù)式，并發(fā)現(xiàn)同側(cè)入路頸椎Modic改變的發(fā)病率(26.7%vs72.2%)和椎間盤高度丟失(11.0%vs24.5%)均低于對(duì)側(cè)入路，且同側(cè)入路足夠安全，推薦用于臨床。

6 小 結(jié)

頸椎與腰椎相比，頸椎主要承受頭部及頸椎各向運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的負(fù)荷，與腰椎承重及活動(dòng)度不同，因此Modic改變?cè)陬i椎和腰椎上的表現(xiàn)及特征不可能完全相同，對(duì)于腰椎Modic改變的研究也不能替代頸椎Modic改變的研究。雖然起步較晚，但是關(guān)于頸椎Modic改變的研究也已經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)某晒?，廣大學(xué)者對(duì)于頸椎Modic改變也取得了一定的認(rèn)識(shí)。然而，關(guān)于頸椎Modic改變的機(jī)制、影響因素及預(yù)防治療等研究仍不夠深入，缺乏大樣本量及長期隨訪研究，還須不斷深入鉆研，以期明確頸椎Modic改變的機(jī)制等因素，為臨床預(yù)防及治療提供指導(dǎo)，為患者帶來福音。